TWI: Strukturintegrität

Der Leitspruch des Strukturintegritäts-Teams am TWI ist, „Dienstleistungen für Kunden zu erbringen, die den sicheren, dauerhaften und profitablen Betrieb von statisch und dynamisch belasteten Strukturen gewährleisten“ - seien sie stationär wie Brücken, Tanks, Pipelines und Bohrinseln oder seien sie in Bewegung wie Schiffe, Flugzeuge, Düsentriebwerke, Kraftfahrzeuge oder Rolltreppenstufen. Die 50 Mitarbeiter des Teams arbeiten weltweit, insbesondere in der Öl- und Gasindustrie sowie in Kraftwerken, aber ebenso auch im Bauwesen, dem Schiffbau, der Luft- und Raumfahrt sowie der Elektronik- und Sensorik.

TWIs Strukturintegritäts-Team adressiert fünf Hauptgebiete:

• Ermüdungsintegritätsmanagement
• Bruchintegritätsmanagement
• Numerische Modellierung und Optimierung
• Anlagenintegritätsmanagement
• Mechanische Prüfung

Das Vermeiden von Materialbruch ist ein wichtiger Anteil der Strukturintegrität, ebenso wie Fehlerbegutachtung, Lebensdauerverlängerung, Materialeigenschaften und strukturelles Verhalten. Ein wichtiger Aspekt ist das Engineering Critical Assessment (ECA) oder in anderen Worten Fitness for Service, die Eignung von Strukturen für deren Betrieb, auch wenn sie Schweißnahtfehler enthalten. Einige davon sind akzeptabel, andere führen zu Ausschuss. Wenn die Reparatur einer Struktur vermieden werden kann, wenn eine Risikoanalyse durchgeführt werden kann oder wenn die Lebensdauer verlängert werden kann, dann kann das für die Wartung zurückgelegte Budget eingespart werden.

Der Einfluss von Schweißnahtfehlern auf die Strukturintegrität wurde für die Entwicklung von TWIs Software bewertet. Das Team unterstützte die Entwicklung von CrackWise und spielte eine aktive Rolle in nationalen und internationalen Ausschüssen, in denen Richtlinien und Normen entwickelt wurden.

Ermüdungsintegritätsmanagement am TWI ist facettenreich: Es geht um die Fehler-Möglichkeits- und -Einfluss-Analyse (FMEA), Konstruktionsberatung, Resonanz- und Druckwechselbelastungsuntersuchungen, experimentelle Belastungsanalyse, Lebensdauerverlängerungsdienstleistungen, Risse unter Umgebungseinfluss, Betriebsfestigkeitsuntersuchungen und, falls erforderlich, die Schadensbegutachtung.  

Im Rahmen der Strukturzustandsbewertung wurde unter dem Namen CrackFirst ein Ermüdungs-Aufzeichnungs-Messgeber entwickelt. Er eignet sich hervorragend für die Bewertung von Ermüdungsschäden während des Betriebs. Er kann die ersten Anzeichen eines nahenden Ermüdungsbruchs ermitteln.

Ein weiterer Arbeitsbereich sind die numerische Modellierung und Optimierung, z.B. um Verzug zu simulieren und zu verringern oder um mithilfe von Computern Ermüdung zu bewerten. Außerdem werden damit moderne Schweißprozesse und zerstörungsfreie Prüfverfahren simuliert, sowie Bruchmodelle und Eigenspannungsmodelle erstellt. Dadurch sind Kosteneinsparungen möglich, da die Anzahl der herzustellenden Prototypen minimiert werden kann, wodurch auch die Entwicklungsdurchlaufzeiten bis zum Produktionsanlauf und der Vermarktung minimiert werden können.

Das Anlagenintegritätsmanagementteam ist darauf spezialisiert, risikobasierte Inspektion und Betriebsfestigkeitsuntersuchungen durchzuführen. Dabei werden auch Installationen begutachtet, die so groß und komplex wie Bohrinseln oder Chemieanlagen sind, wo auch immer sie in der Welt aufgebaut wurden. Life Assessment und Condition Monitoring, Reparatur- und Neubaukonzepte und die Koordination von vorbeugenden Untersuchungen sowie die zugehörige Verfahrensentwicklung spielen eine wichtige Rolle.

Untersuchungen können durch TWIs RiskWise genannte Risk Based Inspection Software optimiert werden. Sie steigert die Anlagenverfügbarkeit, wobei die Integrität und Sicherheit erhalten bleiben. Übers Internet gibt es maßgeschneiderte Workshops zu Spezialgebieten wie Schweißnahtfehlerbewertung, Betriebseignung und risikobasierte Wartung.

In seinen Untersuchungslaboratorien kann das TWI sowohl hochfrequente als auch niederfrequente Schwingfestigkeitsuntersuchungen durchführen. Pipelines können bei ihrer Resonanzfrequenz zur Schwingung angeregt werden, um ihre Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdungsbrüche zu ermitteln. Außerdem werden Rissfortpflanzungsuntersuchungen durchgeführt.

Zur Validierung und abschließenden Bestätigung werden Untersuchungen mit Bauteilen in voller Größe durchgeführt, z.B. Berstproben, Wide Plate Tests und bi-axiale Untersuchungen sowie Biegeproben an Pipelines in voller Lebensgröße. Weitere Spezialgebiete befassen sich neben traditionellen Testmethoden mit ungewöhnlichen mechanischen Prüfverfahren. Charpy-Kerbschlagbiegeprüfungen, Härteuntersuchungen nach Vickers, Rockwell und Brinell sowie Zug- und Biegeproben, Rissöffnungsverschiebungsuntersuchungen (CTOD Testing) von großen und kleinen Prüfstücken sowie die Untersuchung von einseitig gekerbten Biegeproben. Außerdem stehen alle gängigen zerstörungsfreien Prüfmethoden zur Verfügung.

Wesentlich bei den Ergebnissen der Arbeitsgruppe ist die Arbeit bei der Schadensuntersuchung und Schadensanalyse sowie der Erstellung der entsprechenden Gutachten. In den vergangenen 60 Jahren hat TWI zu mehr als 10.000 solcher Untersuchungen beigetragen, falls gewünscht, unter absoluter Vertraulichkeit. Vom Versagen der kleinsten elektronischen Schaltkreise bis hin zu den größten Pipelines. Die Bandbreite von TWIs Gutachten sei es zu Wasser, zu Lande oder in der Luft kennt nahezu keine Grenzen. TWIs Team ist zum Beispiel darauf spezialisiert, Expertisen zur Schadensregulierung zu erstellen und in Streitfällen als Gutachter aufzutreten. Es unterstützt die Experten seiner Kunden, bezüglich Sprödbruch, Ermüdungsbruch, Asset Management oder Modellierung mit der Finiten Elemente Methode (FEM).

Wenn Sie Unterstützung benötigen, sollten Sie das TWI (+44 1223 899 000) anrufen oder die Website www.twi-global.com besuchen.